可以同时模拟各种大气环境问题，特别适用于模拟O3、PM2.5、酸雨等区域性复合型大气污染过程。存在的不足是：（1）对气象、污染源等基础数据要求过于苛刻。尤其是对排放清单中的污染物排放量要求具体到每一个化学物种、每一个网格及每小时。由于排放清单的复杂性，排放清单编制已成为一个新的研究领域；（2）功能灵活多样，但可操作性降低。为增加模型开发及应用的灵活性，第三代模型均无可视化操作界面，采用模块化集成设计方式，使用者必须熟悉模型的架构、基本物理化学原理及模型程序代码；（3）计算机专业知识要求大幅度提高。第三代空气质量模型计算量极大，多运行在基于LINUX操作系统的高性能集群计算机平台，需较高硬件资源及专门人员负责平台的日常管理和维护；（4）海量输入输出数据需要分析及可视化。第三代空气质量模型输入输出数据少则数百G，多则数千G，海量数据的管理、分析及可视化大幅增加了工作成本。
1、NAQPMS模型
嵌套网格空气质量预报系统（NAQPMS）由中国科学院大气物理研究所自主开发研制。该模式系统经历了近20年的发展，通过集成自主开发的一系列城市、区域尺度空气质量模式发展而成。NAQPMS为三维欧拉输送模式，垂直坐标采用地形追随坐标，垂直方向不等距分为18层；水平结构为多重嵌套网格，采用单向和双向嵌套技术，水平分辨率一般为3－81公里。NAQPMS由四个子系统组成，分别为基础数据系统、中尺度天气预报系统、空气污染预报系统和预报结果分析系统。
NAQPMS可用于多尺度污染问题的研究，不但可以研究区域尺度的空气污染问题（如臭氧、细颗粒物、酸雨、沙尘等污染物的跨界跨国输送等），还可以研究城市尺度空气污染的发生机理及其变化规律，以及不同尺度之间的相互影响过程。NAQPMS模式目前主要应用于空气质量预报领域，已在北京、上海、深圳、郑州等城市的空气质量预报业务中得到大量应用。
